專利名稱：靜電懸浮熔煉爐及利用靜電懸浮熔煉爐熔融樣品的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種靜電懸浮熔煉爐，所述靜電懸浮熔煉爐用于通過在各電極間產(chǎn)生的靜電場(chǎng)使一個(gè)裝料的樣品處于一種懸浮狀態(tài)，并對(duì)樣品實(shí)施加熱過程。
背景技術(shù)：
在一種常規(guī)技術(shù)中，眾所周知一種靜電懸浮熔煉爐，其中一對(duì)主電極定位在一個(gè)扁平而近似是圓筒形的真空室中的Z軸線上，并且還將一對(duì)輔助電極各定位在x軸和Y軸上，上述Z軸相應(yīng)于真空室的軸線，而上述X軸和Y軸與Z軸垂直。
靜電懸浮熔煉爐裝入樣品，所述樣品通過電極接觸、紫外線照射，或者事先加熱放在兩主電極之間，通過在主電極之間所產(chǎn)生的靜電場(chǎng)將樣品放置成處于懸浮狀態(tài)，而同時(shí)通過控制各主電極之間或輔助電極之間的電位使樣品保持在預(yù)定位置，將激光束照射在樣品上以便加熱和熔化樣品。冷卻和固化以這種方式加熱和熔化的樣品，能產(chǎn)生一些處于排除外界干擾的狀態(tài)(亦即處于避免使用容器的狀態(tài))的晶體。
上述常規(guī)靜電懸浮熔煉爐具有熔化保持處于懸浮狀態(tài)的一個(gè)樣品的功能，但沒有保持懸浮時(shí)熔化兩個(gè)或多個(gè)樣品的功能，因?yàn)橛靡粋€(gè)靜電場(chǎng)不能使多個(gè)樣品處于懸浮狀態(tài)。
作為除了上述靜電懸浮熔煉爐之外的一種靜電懸浮熔煉爐，眾所周知的是一種用電磁學(xué)方法懸浮樣品的電磁懸浮熔煉爐。例如，當(dāng)利用上述電磁懸浮熔煉爐將兩個(gè)樣品熔融在一起時(shí)，將兩個(gè)樣品在疊加的情況下加熱，由于電阻不同而首先熔化的樣品粘附到還未熔化的樣品上，然后將兩個(gè)樣品作為一個(gè)單元懸浮，并作為一個(gè)整體熔化以便熔融在一起。由于這個(gè)原因，有一個(gè)問題是這種熔融不認(rèn)為是在排除外部干擾的狀態(tài)下(亦即，在避免使用容器的狀態(tài)下)的熔融，并且還有另外一個(gè)問題是兩個(gè)樣品中每個(gè)樣品的溫度不能單獨(dú)調(diào)節(jié)。
可近似地說，很顯然，即使采用電磁懸浮熔煉爐，也極難以使非導(dǎo)體熔融，因?yàn)榉菍?dǎo)體只有在熔化時(shí)才懸浮。這是解決這些問題的主題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明根據(jù)在常規(guī)技術(shù)中存在的問題而提出，并且本發(fā)明的目的是提供一種靜電懸浮熔煉爐，所述靜電懸浮熔煉爐例如當(dāng)將兩個(gè)樣品熔融在一起時(shí)，不管樣品是否是導(dǎo)體，都能使各樣品單獨(dú)熔化而同時(shí)懸浮它們，并能將各樣品熔融在一起而同時(shí)分別保持各樣品的溫度，隨后在排除外部干擾的狀態(tài)下實(shí)施熔融，也提供一種用靜電懸浮熔煉爐將多個(gè)樣品全部熔融在一起的方法。
本發(fā)明提供了一種靜電懸浮熔煉爐，包括一個(gè)真空室；多個(gè)主電極，上述多個(gè)主電極在真空室內(nèi)彼此相對(duì)；輔助電極，所述輔助電極將一個(gè)由于在主電極之間產(chǎn)生的靜電場(chǎng)而懸浮的樣品移動(dòng)到一個(gè)預(yù)定的位置；及一個(gè)激光輻照器，所述激光輻照器將一個(gè)激光束照射在位移到預(yù)定位置的樣品上以便熔化樣品，其中多個(gè)主電極在垂直方向上以適當(dāng)?shù)拈g隔安排，以便分別在相鄰的主電極之間形成產(chǎn)生靜電場(chǎng)的空間，各輔助電極安排成與每個(gè)產(chǎn)生靜電場(chǎng)的空間相對(duì)應(yīng)，各激光輻照器將位于最上面的主電極上方和位于最下面的主電極下方的兩個(gè)安排成同軸式彼此相對(duì)，及位于最上面和最下面的主電極之間的中間主電極在激光束的光路上具有一個(gè)通孔，樣品可以通過上述通孔。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，提供了一種靜電懸浮熔煉爐，包括一個(gè)真空室；多個(gè)主電極，上述各主電極在真空室內(nèi)彼此相對(duì)；輔助電極，所述輔助電極將一個(gè)由于在主電極之間產(chǎn)生的靜電場(chǎng)而懸浮的樣品移動(dòng)到一個(gè)預(yù)定的位置；及激光輻照器，所述激光輻照器將激光束照射在位移到預(yù)定位置的樣品上以便熔化樣品，其中形成產(chǎn)生靜電場(chǎng)的空間的多對(duì)主電極安排成在一垂直方向上堆疊，各輔助電極安排成與每個(gè)產(chǎn)生靜電場(chǎng)的空間相對(duì)應(yīng)，激光輻照器安排在位于最上面的主電極上方和位于最下面的主電極下方安排成同軸式彼此相對(duì)，并且位于最上面和最下面的主電極之間的中間主電極在激光束的光路上具有一個(gè)通孔，樣品可以通過上述通孔。
另一方面，提供了一種供用靜電懸浮熔煉爐把多個(gè)樣品熔融在一起的方法，上述方法使用按照本發(fā)明的靜電懸浮熔煉爐將多個(gè)樣品熔融在一起，所述的方法包括一個(gè)用于產(chǎn)生靜電場(chǎng)的空間中的一個(gè)空間將第一樣品懸浮在一個(gè)激光束的光路上，隨后將來自一個(gè)主電極側(cè)的激光輻射器的激光束照射在第一樣品上，以便熔化樣品的步驟；一個(gè)用于當(dāng)通過激光束照射在第一樣品上懸浮保持處于熔化狀態(tài)的第一樣品時(shí)，在另一個(gè)產(chǎn)生靜電場(chǎng)的空間中將一第二樣品懸浮在激光束的光路上，隨后將來自另一個(gè)主電極側(cè)的激光輻照器的激光束照射在第二樣品上，以便熔化樣品的步驟；一個(gè)用于通過位于中間的主電極通孔，將位于各產(chǎn)生靜電場(chǎng)的空間的上面空間中的樣品從上面產(chǎn)生表電場(chǎng)的空間移動(dòng)到下面產(chǎn)生靜電場(chǎng)的空間，上述各產(chǎn)生靜電場(chǎng)的空間分別懸浮熔化狀態(tài)的第一和第二樣品，而同時(shí)控制樣品的溫度，位置，和下落速度，隨后在樣品懸浮狀態(tài)下將熔化狀態(tài)的各樣品熔融在一起的步驟；一個(gè)用于停止照射從上面和下面激光輻照器發(fā)出的激光束，以便使由第一和第二樣品形成的熔融體固化，接著將熔融體移動(dòng)在下面產(chǎn)生靜電場(chǎng)的空間中一個(gè)預(yù)定位置處的步驟，其中通過上述步驟將多個(gè)樣品全都熔融在一起。
本發(fā)明的靜電懸浮熔煉爐具有多個(gè)產(chǎn)生靜電場(chǎng)的空間，并且各輔助電極與每個(gè)產(chǎn)生靜電場(chǎng)的空間相對(duì)應(yīng)。這樣能在每個(gè)產(chǎn)生靜電場(chǎng)的空間中懸浮和移動(dòng)多個(gè)樣品。從分別放在最上面和最下面的主電極側(cè)的各激光輻照器把激光束照在每個(gè)懸浮于產(chǎn)生靜電場(chǎng)空間中的樣品上，能熔化單獨(dú)懸浮的樣品，并保持各樣品的溫度。在上述情況下，將位于上面的樣品在控制樣品的溫度和下落速度情況下，從上面產(chǎn)生靜電場(chǎng)的空間向下移動(dòng)，穿過中間主電極的通孔移動(dòng)到下面的產(chǎn)生靜電場(chǎng)的空間，然后將熔化狀態(tài)的樣品在保持懸浮時(shí)熔融在一起。
因?yàn)槎鄠€(gè)樣品在熔融在一起之前各自懸浮在每個(gè)產(chǎn)生靜電場(chǎng)的空間中，例如，為了得到樣品的位置信息，設(shè)置一個(gè)攝象裝置以便延伸到兩個(gè)相鄰的產(chǎn)生靜電場(chǎng)的空間，一個(gè)攝像裝置可以單獨(dú)地和相應(yīng)地給一個(gè)產(chǎn)生靜電場(chǎng)的空間中的樣品攝象和給另一個(gè)產(chǎn)生靜電場(chǎng)的空間中的樣品攝象，因此沒有必要設(shè)置象產(chǎn)生靜電場(chǎng)的空間那樣多的攝象裝置。這樣能減少靜電懸浮熔煉爐的尺寸。
在本發(fā)明更優(yōu)選的實(shí)施例中，靜電懸浮熔煉爐具有下述功能當(dāng)一個(gè)攝象裝置設(shè)置成延伸到相鄰的產(chǎn)生靜電場(chǎng)的空間時(shí)，用一個(gè)CMOS攝象機(jī)或者CCD攝象機(jī)單獨(dú)地給多個(gè)樣品攝象；及通過實(shí)施數(shù)字圖象處理器的圖案處理，以約1KHz的高速下對(duì)各樣品的位置信息取樣。
上述結(jié)構(gòu)適合于用本發(fā)明的靜電懸浮熔煉爐來將多個(gè)樣品熔融在一起的方法，所述方法能熔化多個(gè)樣品而同時(shí)使它們單獨(dú)懸浮，并能將多個(gè)樣品熔融在一起而同時(shí)保持每個(gè)樣品的溫度。


圖1是示出本發(fā)明的靜電懸浮熔煉爐一個(gè)實(shí)施例的主電極和輔助電極的配置的示例圖；圖2是圖1所示靜電懸浮熔煉爐的示意的剖視圖；圖3是圖1所示靜電懸浮熔煉爐的示意垂直剖視圖；圖4A-4D是利用圖1所示的靜電懸浮熔煉爐來將兩個(gè)樣品熔融在一起的各步驟過程示例圖；圖5是示出本發(fā)明的靜電懸浮熔煉爐另一個(gè)實(shí)施例的示意垂直剖視圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參照

本發(fā)明。應(yīng)該理解，本發(fā)明的靜電懸浮熔煉爐的詳細(xì)結(jié)構(gòu)不限于僅是下面的實(shí)施例。
圖1-4示出本發(fā)明的靜電懸浮熔煉爐的一個(gè)實(shí)施例。如圖1-3所示，靜電懸浮熔煉爐1裝備有一個(gè)真空室2(僅在圖2中示出)，多片(在這個(gè)實(shí)施例中是3片)圓盤形主電極3，所述多片圓盤形主電極3在真空室2內(nèi)的垂直方向上以5-10mm的間隔設(shè)置，其中相鄰主電極3和3之間的空間定義為產(chǎn)生靜電場(chǎng)的空間A。
靜電懸浮熔煉爐1設(shè)有輔助電極4和激光輻照器5，上述輔助電極4通過在主電極3和3之間的產(chǎn)生靜電場(chǎng)的空間A中所產(chǎn)生的靜電場(chǎng)將懸浮的樣品S移位到一個(gè)預(yù)定的位置(在穿過主電極3中心的P軸線上)，而上述激光輻照器5把一個(gè)激光束La照射到位移到預(yù)定位置的樣品S上，以便熔化樣品。
若干輔助電極4成對(duì)安排在每個(gè)Q軸線和R軸線上，上述Q軸線和R軸線在一個(gè)與主電極3安排方向垂直的一個(gè)平面上，亦即在一個(gè)與P軸線垂直的平面上相互成直角交叉。激光輻照器5安排在一個(gè)最上面主電極(亦即，一個(gè)主電極)的上側(cè)3U及一個(gè)最下面的主電極(亦即，另一個(gè)主電極)的下側(cè)3L，以便該兩個(gè)激光輻照器在P軸線上彼此相對(duì)。
在這種情況下，最上面的主電極3U和最下面的主電極3L分別與高速和高電壓放大器6連接，而最上面主電極和最下面主電極之間的中間主電極3C具有一個(gè)通孔3a，樣品S可以在P軸線穿過的通孔的中心處，亦即在對(duì)應(yīng)于激光束La光路上的中心處穿過上述通孔3a。
靜電懸浮熔煉爐1設(shè)有一個(gè)攝象裝置10，所述攝象裝置10設(shè)置成延伸到兩個(gè)產(chǎn)生靜電場(chǎng)的空間A和A。攝象裝置10包括CCD(電荷耦合器件)攝象機(jī)11或CMOS(互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體)攝象機(jī)，一個(gè)金屬鹵化物光源12，和一個(gè)數(shù)字信號(hào)處理器(未示出)，上述攝象機(jī)11在產(chǎn)生靜電場(chǎng)的空間A和A中給單獨(dú)懸浮的樣品S和S攝象，上述金屬鹵化物光源12安放在一個(gè)樣品S的與CCD攝象機(jī)11相對(duì)側(cè)上，并用波長(zhǎng)為400-450nm的光束照射在一個(gè)樣品S上，以便起一種背景光源的作用，而上述數(shù)字信號(hào)處理器實(shí)施加強(qiáng)由CCD攝象機(jī)實(shí)時(shí)攝取的圖象邊緣的圖象處理，并輸出懸浮的樣品S的重心位置。兩組攝象裝置10安排成相互垂直。
圖1和圖3中的標(biāo)號(hào)3b代表樣品放置點(diǎn)。
下面，將說明用具有上述構(gòu)造的靜電懸浮熔煉爐1來把樣品熔融在一起的操作程序。
在圖4A所示的第一步驟中，在裝入第一樣品S1(S)之后，所述第一樣品S1(S)放入產(chǎn)生靜電場(chǎng)的界面A中，該產(chǎn)生靜電場(chǎng)的界面A位于兩個(gè)界面A的下面界面A處，而同時(shí)通過在主電極3C和3L之間產(chǎn)生靜電場(chǎng)的空間A中所產(chǎn)生的靜電場(chǎng)將一個(gè)樣品S1放成一種懸浮狀態(tài)，通過控制主電極3C和3L之間及輔助電極4和4之間的電位差使樣品S1位移并保持在一個(gè)預(yù)定的位置P處，然后，在這種狀態(tài)下，用來自下面激光輻照器5的激光束La照射第一樣品S1，以便使第一樣品S1熔化。
在圖4B所示的第二步驟中，當(dāng)把第一樣品S1懸浮在預(yù)定位置P處時(shí)，裝入一個(gè)第二樣品S2(S)，上述第一樣品通過把激光束La照射在樣品上保持處于熔融狀態(tài)，而上述第二樣品S2(S)放入上面產(chǎn)生靜電場(chǎng)的空間A中。隨后通過在主電極3C和3U之間產(chǎn)生靜電場(chǎng)的空間中所產(chǎn)生的靜電場(chǎng)，把第二樣品S2放成處于懸浮狀態(tài)，通過控制主電極3C和3U之間及輔助電極4和4之間的電位差，使樣品S2位移并保持在預(yù)定的位置P處，并用來自上面激光輻照器5的激光束La照射第二樣品S2，以便使第二樣品S2熔化。
在圖4C所示的第三步驟中，將第二樣品S2穿過中間主電極3C的通孔3a從懸浮樣品S2的上面產(chǎn)生靜電場(chǎng)的空間A移到下面產(chǎn)生靜電場(chǎng)的空間A，同時(shí)控制樣品S2的溫度，位置，和下落速度，并將處于熔化狀態(tài)的樣品S1和S2在保持處于懸浮狀態(tài)下熔融在一起。
在第四步驟中，停止從上面和下面激光輻照器5和5照射激光束La，使第一樣品S1和第二樣品S2產(chǎn)生的熔融體S’固化，并通過控制主電極3C和3L之間及輔助電極4和4之間的電位差在下面產(chǎn)生靜電場(chǎng)的空間A中的樣品放置點(diǎn)3b處取出樣品S1。
在上述各步驟中，通過在兩組相互垂直設(shè)置的攝象裝置10上的每個(gè)CCD攝象機(jī)11單獨(dú)給樣品S1和S2攝象，上述兩組攝象裝置10延伸到兩個(gè)產(chǎn)生靜電場(chǎng)的空間A和A，及在約1KHz的高速下通過在數(shù)字信號(hào)處理器中實(shí)施圖象處理給樣品S1和S2中每一個(gè)的位置信息取樣，總是能識(shí)別樣品S1和S2的位置。
如上所述，實(shí)施例的靜電懸浮熔煉爐1和利用所述靜電懸浮熔煉爐1將樣品熔融在一起的方法，具有熔化保持各自懸浮的樣品S1和S2的功能，而不管樣品S是否是導(dǎo)體，及把樣品S1和S2熔融在一起而同時(shí)保持每個(gè)樣品的溫度的功能，因此達(dá)到在避免使用容器的狀態(tài)下熔融樣品S1和S2。
在靜電懸浮熔煉爐1中，因?yàn)闃悠稴1和S2各自懸浮在每個(gè)產(chǎn)生靜電場(chǎng)的空間A和A中，第一樣品S1和第二樣品S2可以用兩組攝象裝置10和10單獨(dú)攝象，所述兩組攝象裝置10和10設(shè)置成延伸到相互垂直的產(chǎn)生靜電場(chǎng)的空間A和A，所以整個(gè)靜電懸浮熔煉爐通過減少攝象裝置數(shù)量來減小尺寸，并能高速分別對(duì)懸浮在兩個(gè)產(chǎn)生靜電場(chǎng)的空間A和A中的每個(gè)樣品S1和S2的位置信息取樣。
上述實(shí)施例表明這種情況，亦即將引入兩個(gè)產(chǎn)生靜電場(chǎng)的空間中下面空間A的第一樣品S1熔化，和隨后將引入上面產(chǎn)生電場(chǎng)的空間A的樣品S2熔化，然而，也可以是引入上面產(chǎn)生靜電場(chǎng)的空間A中的第二樣品S2首先熔化或者兩個(gè)樣品S1和S2同時(shí)熔化。
圖5示出本發(fā)明的靜電懸浮熔煉爐的另一個(gè)實(shí)施例。這個(gè)實(shí)施例的靜電懸浮熔煉爐21與前面實(shí)施例的靜電懸浮熔煉爐1不同之處在于，兩對(duì)主電極23和23，每對(duì)主電極23和23都形成一個(gè)產(chǎn)生靜電場(chǎng)的空間A，上述兩對(duì)主電極23和23分層，在垂直方向上夾有絕緣層27，高速高壓放大器6分別連接到主電極23上，并在絕緣層27中設(shè)置一個(gè)通孔27a，所述通孔27a具有與設(shè)置在中間主電極23中的通孔23a大致相等的尺寸。這個(gè)實(shí)施例的靜電懸浮熔煉爐的其它構(gòu)造與上述實(shí)施例的靜電懸浮熔煉爐的構(gòu)造相同。
靜電懸浮熔煉爐21也具有下述功能，即不管樣品S是否是導(dǎo)體，都熔化各自懸浮的樣品S1和S2，并把樣品S1和S2熔融在一起而同時(shí)分別保持各樣品的溫度，因此能在避免使用容器的狀態(tài)下將樣品S1和S2熔融在一起。因?yàn)楦鞲咚俑邏悍糯笃?分別連接到主電極23上，所以能在不用具有高峰值電壓的放大器(例如，一種具有峰值電壓為20KV的放大器)情況下產(chǎn)生一種具有高壓電位的靜電場(chǎng)，亦即，能用一種具有低峰值電壓的放大器(例如，一種具有峰值電壓為10KV的放大器)產(chǎn)生一種具有高壓電位的靜電場(chǎng)，上述情況能簡(jiǎn)化一個(gè)系統(tǒng)。
上述兩個(gè)實(shí)施例表明這種情況，即形成兩個(gè)產(chǎn)生靜電場(chǎng)的空間A，并將兩個(gè)樣品S1和S2熔融在一起，但本發(fā)明不限于這種情況。通過安排多個(gè)主電極3和23來形成多個(gè)產(chǎn)生靜電場(chǎng)的空間A及隨后將相當(dāng)于這些產(chǎn)生靜電場(chǎng)的空間A總量的多個(gè)樣品S熔融在一起是可行的。
工業(yè)適用性如上所述，按照本發(fā)明的靜電懸浮熔煉爐及利用所述靜電懸浮熔煉爐將多個(gè)樣品全都熔融在一起的方法，例如，當(dāng)把兩個(gè)樣品熔融在一起，而不管各樣品是否是導(dǎo)體時(shí)，能將各自懸浮的樣品熔化，及使各樣品熔融在一起而同時(shí)保持每個(gè)樣品的溫度，并可以得到十分顯著的優(yōu)點(diǎn)，即在排除外部干擾的狀態(tài)下，亦即在避免使用容器的狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)熔融。
例如，只通過將一種用于得到樣品位置信息的攝象裝置安裝成延伸到兩個(gè)相鄰的產(chǎn)生靜電場(chǎng)的空間，就可以單獨(dú)給一個(gè)產(chǎn)生靜電場(chǎng)的空間中的樣品和另一個(gè)產(chǎn)生靜電場(chǎng)的空間中的樣品攝象，因此得到一個(gè)十分顯著的優(yōu)點(diǎn)，即可以實(shí)現(xiàn)減小靜電懸浮熔煉爐的尺寸，因?yàn)樗槐匕惭b對(duì)應(yīng)于產(chǎn)生靜電場(chǎng)的空間總數(shù)的攝象裝置。
在本發(fā)明的一個(gè)更優(yōu)選的實(shí)施例中，得到一個(gè)十分顯著的優(yōu)點(diǎn)，即實(shí)現(xiàn)減小整個(gè)靜電懸浮熔煉爐的尺寸，此外可以對(duì)分別懸浮在多個(gè)產(chǎn)生靜電場(chǎng)的空間中的每個(gè)樣品位置信息高速取樣。
權(quán)利要求
1.一種靜電懸浮熔煉爐，包括一個(gè)真空室；多個(gè)主電極，上述多個(gè)主電極在真空室內(nèi)彼此相對(duì)；輔助電極，所述輔助電極將一個(gè)由于在主電極之間產(chǎn)生的靜電場(chǎng)而懸浮的樣品移動(dòng)到一個(gè)預(yù)定的位置；及一個(gè)激光輻照器，所述激光輻照器將一個(gè)激光束照射在位移到預(yù)定位置的樣品上以便熔化樣品，其中多個(gè)主電極在垂直方向上以適當(dāng)?shù)拈g隔安排，以便分別在相鄰的主電極之間形成產(chǎn)生靜電場(chǎng)的空間，各輔助電極安排成與每個(gè)產(chǎn)生靜電場(chǎng)的空間相對(duì)應(yīng)，各激光輻照器將位于最上面的主電極上方和位于最下面的主電極下方的兩個(gè)安排成同軸式彼此相對(duì)，及位于最上面和最下面的主電極之間的中間主電極在激光束的光路上具有一個(gè)通孔，樣品可以通過上述通孔。
2.一種靜電懸浮熔煉爐，包括一個(gè)真空室；多個(gè)主電極，上述各主電極在真空室內(nèi)彼此相對(duì)；輔助電極，所述輔助電極將一個(gè)由于在主電極之間產(chǎn)生的靜電場(chǎng)而懸浮的樣品移動(dòng)到一個(gè)預(yù)定的位置；及激光輻照器，所述激光輻照器將激光束照射在位移到預(yù)定位置的樣品上以便熔化樣品，其中形成產(chǎn)生靜電場(chǎng)的空間的多對(duì)主電極安排成在一垂直方向上堆疊，各輔助電極安排成與每個(gè)產(chǎn)生靜電場(chǎng)的空間相對(duì)應(yīng)，激光輻照器安排在位于最上面的主電極上方和位于最下面的主電極下方安排成同軸式彼此相對(duì)，并且位于最上面和最下面的主電極之間的中間主電極在激光束的光路上具有一個(gè)通孔，樣品可以通過上述通孔。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的靜電懸浮熔煉爐，其特征在于包括攝象裝置，所述攝象裝置包括給樣品攝象的CMOS攝象機(jī)或CCD攝象機(jī)；背景光源，所述背景光源將一束光照射在樣品上；及一個(gè)數(shù)字信號(hào)處理器，所述數(shù)字信號(hào)處理器實(shí)施圖象處理，實(shí)時(shí)增強(qiáng)圖象的邊緣，并輸出一個(gè)在懸浮狀態(tài)放置的樣品的重心位置，以便延伸到相鄰的產(chǎn)生靜電場(chǎng)的空間。
4.一種供用靜電懸浮熔煉爐把多個(gè)樣品熔融在一起的方法，上述方法使用按照權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的靜電懸浮熔煉爐將多個(gè)樣品熔融在一起，所述的方法包括一個(gè)用于產(chǎn)生靜電場(chǎng)的空間中的一個(gè)空間將第一樣品懸浮在一個(gè)激光束的光路上，隨后將來自一個(gè)主電極側(cè)的激光輻射器的激光束照射在第一樣品上，以便熔化樣品的步驟；一個(gè)用于當(dāng)通過激光束照射在第一樣品上懸浮保持處于熔化狀態(tài)的第一樣品時(shí)，在另一個(gè)產(chǎn)生靜電場(chǎng)的空間中將一第二樣品懸浮在激光束的光路上，隨后將來自另一個(gè)主電極側(cè)的激光輻照器的激光束照射在第二樣品上，以便熔化樣品的步驟；一個(gè)用于通過位于中間的主電極通孔，將位于各產(chǎn)生靜電場(chǎng)的空間的上面空間中的樣品從上面產(chǎn)生表電場(chǎng)的空間移動(dòng)到下面產(chǎn)生靜電場(chǎng)的空間，上述各產(chǎn)生靜電場(chǎng)的空間分別懸浮熔化狀態(tài)的第一和第二樣品，而同時(shí)控制樣品的溫度，位置，和下落速度，隨后在樣品懸浮狀態(tài)下將熔化狀態(tài)的各樣品熔融在一起的步驟；一個(gè)用于停止照射從上面和下面激光輻照器發(fā)出的激光束，以便使由第一和第二樣品形成的熔融體固化，接著將熔融體移動(dòng)在下面產(chǎn)生靜電場(chǎng)的空間中一個(gè)預(yù)定位置處的步驟，其中通過上述步驟將多個(gè)樣品全都熔融在一起。
全文摘要
一種靜電懸浮熔煉爐，包括一個(gè)真空室；多個(gè)主電極，所述多個(gè)主電極在真空室中彼此面對(duì)；多個(gè)輔助電極，所述多個(gè)輔助電極用于移動(dòng)通過主電極之間所產(chǎn)生的靜電場(chǎng)懸浮的樣品；及多個(gè)激光發(fā)射裝置，所述激光發(fā)射裝置用于發(fā)射激光束到位移到一具預(yù)定位置的樣品上以便熔化樣品，其中多個(gè)主電極在垂直方向上以合適的間隙設(shè)置，以便分別在相鄰的主電極之間形成產(chǎn)生電場(chǎng)的空間，而各輔助電極分別設(shè)置成與相應(yīng)的產(chǎn)生電場(chǎng)的空間有關(guān)，激光發(fā)射裝置分別設(shè)置在位于頂部的主電極側(cè)和位于底部的主電極側(cè)，以便同軸式彼此面對(duì)，及在位于中間位置的主電極激光束光路上設(shè)置通孔供樣品由其通過。在這種靜電懸浮熔煉爐中，例如當(dāng)熔融兩個(gè)樣品時(shí)，它們?cè)趹腋r(shí)各自熔化，并可以保持各自的溫度熔融而不管樣品是否是導(dǎo)體，結(jié)果熔融可以在排除外面干擾的情況下實(shí)現(xiàn)。
文檔編號(hào)F27B14/00GK1761853SQ20048000747
公開日2006年4月19日 申請(qǐng)日期2004年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月20日
發(fā)明者川崎和憲, 旭廣明 申請(qǐng)人:石川島播磨重工業(yè)空間技術(shù)株式會(huì)社